郑 博, 马凤仓, 刘新宽, 李 伟, 何代华

(上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093)

钛合金作为一种具有良好生物相容性、抗腐蚀性和力学性能的生物医用金属材料,已经得到了实际应用[1].早在20世纪60年代[2],纯钛作为人体植入物就开始应用于临床.发展至今,医用钛合金的开发和应用先后经历了三个阶段[3]:第一阶段以纯钛和TC4为代表的传统α型钛合金,由于强度低,耐磨性差,仅用于承载较小部位的骨替代及口腔修复[4].第二阶段是以Ti-5Al-2.5Fe和Ti-6Al-7Nb合金为代表的新型α+β型钛合金,其中Ti-Ni基形状记忆合金,因其具有优异的形状记忆特性和超弹性以及耐腐蚀性,已成为继Fe-Cr-Ni,Co-Cr,Ti-6Al-4V合金后在生物医学领域广泛使用的金属材料[5-6].但由于Ni是潜在的毒性元素,以及Ni表面逸出问题令人担忧,因此用于替代Ti-Ni合金的无Ni生物医用形状记忆合金得到了发展[7].与其他金属相比,这两代材料的弹性模量较低,约110 GPa,但远远高于骨头的弹性模量(10～30 GPa),这就会造成植入物与人体骨头界面上力学性能不匹配,容易引起“应力屏蔽”效应[8-9],从而导致种植失败.因此,近年来各国学者相继研发具有更好生物相容性和更低弹性模量的第三代钛合金,即生物医用β钛合金.相较于其他常用的钛合金,这类新型钛合金具有更低的弹性模量和更高的强度.其含有稳定β相和降低弹性模量的元素,不含对人体有害的V,Al,Ni等元素.目前国内外研究最多的是Ti-Nb[10]系超弹性β钛合金,其抗腐蚀性能高,生物相容性好,且具有最低……